《计算机硬件系统》PPT课件

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1、第3章计算机硬件系统本章以微型计算机为例介绍计算机硬件系统的组成，包括系统单元、内存、系统总线、扩展卡以及常用的输入输出设备和辅助存储器。通过本章学习，要求掌握计算机系统的基本结构和工作原理，了解多种输入输出设备及其功能。第3章计算机硬件系统第3页问题的提出什么是计算机系统？它是如何组成的？计算机的基本工作原理是什么？它是如何工作的？什么是主机？主机如何构成？什么是存储器？内存和外存的作用和区别？有哪些常用的外部设备？……第4页一、计算机系统组成1．掌握计算机系统的基本工作原理2．掌握指令、指令系统、程序的概念；理解指令的格式；理解指令的执行过程；3．理解程序的两种执行方式及

2、执行时间的比较；4．深刻理解计算机系统的概念结构和层次结构5．了解计算机系统的分类方法。第5页（一）计算机的基本工作原理指令和指令系统程序计算机的一般工作过程程序的执行方式第6页指令和程序指令：计算机能够识别的“命令”；指令系统：计算机能够识别的所有指令的集合。程序：按一定顺序组织在一起的指令序列。第7页指令格式指令码目标操作数源操作数说明指令的功能说明指令操作的对象MOVAX,BX将BX中的内容送到AX中操作码操作数举例：ADDAX，[SI+6]；将(SI+6)+(AX)的结果送到AX中INC[BX]；将(BX)+1的结果送到BX中HLT；停机汇编语言助记符第8页计算机的工

3、作过程计算机是在程序的控制下工作的。计算机的工作过程就是执行程序的过程。第9页指令执行的一般过程取指令分析指令读取操作数执行指令存放结果第10页程序执行过程否程序执行指令结束分析指令是结束指令？取指令第11页程序执行过程----吃灌汤包轻轻提,慢慢移,先开窗,再喝汤,一扫光,满口香！第12页计算机执行程序的方式顺序执行：一条指令执行完后再执行下一条指令。各个功能部件（取、分析、执行指令的部件）不能同时工作、效率低；并行执行：同时执行两条或多条指令。各个功能部件可以同时工作、效率高、难控制。第13页顺序执行方式假设指令执行分为三个步骤:执行时间=取指令+分析指令+执行指令例：设

4、三个部分的执行时间均为Δt，则执行n条指令时间T顺序为：T顺序=3nΔt第14页并行执行方式假设指令执行分为三个步骤:分析指令3取指令3分析指令2取指令1执行指令1取指令2执行指令2分析指令1执行指令3执行时间：T并行=3Δt+（n-1）Δt第15页两种执行方式时间的比较相对于顺序执行方式，并行执行的加速比：S=T顺序/T并行=3nΔt/（3Δt+（n-1）Δt）=3n/（2+n）例2-3某程序编译后生成10000条指令，假设取、分析和执行指令所用的时间均为t，则：顺序执行时间为：T顺序=3nt=30000t并行执行时间为：T并行=（2+n）t=10002tS=30000t/

5、10002t=30000/10002≈3第16页以中央处理器CPU为主的体系结构：程序与数据在计算机中均按二进制存储；程序和数据的处理是在内存中执行；在CPU的控制下，自动从存储器中取出指令并执行，完成各种工作。指令处理方式按逻辑顺序一条条指令地处理:在运行时，从内存中取出一条指令；按指令要求，从存储器中取出数据进行指定运算；按地址把结果送到内存中去。再取下一条指令，重复上述操作，直到结束为止。第17页（二）计算机系统的构成冯•诺依曼计算机的特点计算机系统的概念结构计算机系统的层次结构冯·诺依曼第18页1.冯•诺依曼机的特点：将计算过程描述为由多条指令按一定顺序组成的程序，并

6、放入存储器保存。指令按其在存储器中存放的顺序执行；由控制器控制整个程序和数据的存取以及程序的执行；以运算器为核心，所有的执行都经过运算器。运算器存储器控制器存取数据运算第19页冯•诺依曼计算机结构采用二进制；在内存中存储程序与数据；系统由五大模块组成。存储器输入设备运算器控制器输出设备输入输出控制流数据流计算机系统计算机系统由计算机硬件系统及软件系统两大部分构成。（1）计算机硬件：是计算机系统中由电子、机械和光电元件组成的各种计算机部件和设备的总称，是计算机完成各项工作的物质基础。是指计算机系统中的实际装置，是构成计算机的看得见、摸得着的物理部件。它是计算机的“躯壳”。（

7、2）计算机软件：是指计算机所需的各种程序及有关资料。它是计算机的“灵魂”。第21页2.计算机系统的概念结构外部存储器（硬盘、光盘、优盘）输入设备（键盘、鼠标、扫描仪）输出设备（显示器、打印机）其他（网卡、显卡、声卡、视频卡）计算机系统硬件系统软件系统主机外部设备CPU内存储器输入/输出接口总线系统软件应用软件操作系统语言编译系统工具软件网络系统OA软件管理信息系统图像处理系统第22页计算机系统=计算机硬件系统+计算机软件系统计算机系统主机打印机磁盘（光盘等）网络设备（路由器等）操作系统编译系统网络操作系